Nabız değişkenliğinin (HRV) kaydı ve sayısal analizi için bir holter sisteminin tasarımı

Abstract

NABIZ DEĞİŞKENLİĞİNİN (HRV) KAYDI VE SAYISAL ANALİZİ İÇİN BİR HOLTER SİSTEMİNİN TASARIMI Nabız değişkenliği analizleri, birçok fizyolojik mekanizmanın çalışma şartları hakkında bilgi edinmek için kullanılan bir yöntemdir. Son yapılan araştırmalar göstermiştir ki, insan kalp atımlarının arasındaki sürelerin (RR aralıkları) oluşturduğu bir dizinin güç spektrum yoğunluğu, bazı patolojik kalp fonksiyonlarının belirlenmesinde ayırt edici bir özelliğe sahiptir. Bu amaçla kullanılan ve HRV işaretini karakterize eden sayısal veriler, zaman domeninin yanı sıra, frekans domeninde de üretilebilir. Normal şartlar altında bu amaçla kullanılan HRV işareti, homojen olmayan örneklenmiş bir işaret olarak elde edilir. Bununla beraber, bu işaret, sürekli hale dönüştürülmüş bir işaret gibi modellenerek, daha sık aralıklı ve homojen olarak örneklenmiş yeni bir RR aralıkları dizisine dönüştürülebilir. Bu tez çalışmasında, herhangi bir EKG kayıt sisteminden elde edilen RR aralıklarını kaydederek HRV işaretini üreten bir holter sistemi geliştirilmiştir. Çalışmada ayrıca, bu yolla kaydedilen HRV işaretlerinin homojen ve homojen olmayan biçimleri üzerinde Welch metodu kullanılarak güç spektrumu (PSD) analizleri yapılmıştır. Bu amaçla sekiz farklı denek grubundan alınan HRV verileri kullanılmıştır. Homojen ve homojen olmayan biçimdeki HRV işaretlerinin analizinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki, hem homojen ve hem de homojen olmayan HRV işaretleri, konjestif kalp yetersizliği hastalarını, sağlıklı insanlardan ayırt etmek için kullanılabilir. Bununla beraber homojen olmayan HRV işareti kullanılarak yapılan analizler, patolojik kalp fonksiyonunun ayırt edilmesinde daha iyi sonuçlar verebilmektedir.

A HOLTER SYSTEM DESIGN FOR RECORDING AND ANALYZING THE HEART RATE VARIABILITY (HRV) Heart rate variability (HRV) analysis has been used as a method to understand the underlying mechanisms of many physiological processes. Recent research has shown that besides the standard deviation of the RR intervals of human heart beats, its power spectrum density (PSD) estimations can be used to distinguish patients having the pathological cardiac function from those having normal cardiac function. HRV can be quantified in the spectral domain besides the time domain. For this, normally, HRV signal is acquired as a signal that is sampled non-uniformly. However, heart rate can be modeled as a quasi-continuous signal and the RR interval series can be used to obtain the uniformly sampled signal at more frequent intervals. In this thesis, we have developed a holter system recording RR intervals from any ECG instrument. Than, both the non-uniform and uniform type of HRV signals have been analyzed using Welch method for PSD analysis. Eight different groups of subjects have been employed. The results obtained from both the non-uniform and uniform type of HRV signals have been compared. Early results have shown that both the non-uniform and uniform type of HRV signals can be used to distinguish the patients having some pathological cardiac functions from those having normal cardiac functions. However, analysis using the non-uniform type of HRV signal can give slightly better results for distinguishing the pathological heart functions.